Существует ли «квантовое обоняние»?

Человек может отличать молекулы, одинаковые по форме, но разные по квантовым характеристикам, однако можно ли считать это доказательством того, что наше обоняние полагается на квантовые эффекты?

Не так давно мы сообщали о том, что магнитный компас у птиц может работать с помощью квантовых эффектов. Однако это не единственный случай, когда биологические системы подозреваются в активном использовании квантовой механики. Учёные из Биомедицинского исследовательского центра им. Александра Флеминга (Греция) опубликовали в веб-журнале PLoS ONE статью, в которой говорят о том, что способность отличать одни запахи от других также основывается на квантовых явлениях.

Дискуссия о квантовом обонянии началась не вчера. Считается, что за запах отвечает форма молекулы: грубо говоря, если на обонятельный рецептор упадёт молекула-шар, мы почувствуем иной запах, чем от молекулы-пирамиды. Однако бывает так, что ряд молекул, разных по форме, пахнут одинаково (например, многие молекулы, у которых в составе есть водород и сера, в равной степени воняют тухлыми яйцами, невзирая на отличия в пространственном строении). Чтобы объяснить такие случаи, учёные и придумали теорию квантового обоняния.

В упрощённом виде эта теория говорит о том, что обонятельные рецепторы чувствуют колебания химических связей между атомами, а такие колебания провоцируют туннельный эффект в молекуле обонятельного рецептора.

Зависит ли наше обоняние от квантовых эффектов? (Фото KidStock.)

Идея квантового обоняния показалась окружающим столь удивительной и дикой, что её тут же бросились проверять. И, казалось бы, чего проще: сделать две молекулы, одинаковые по форме, но с разными квантовыми характеристиками, например, с помощью дейтерирования, когда в молекулу вместо обычного водорода внедряется его более тяжёлый изотоп дейтерий. Такой эксперимент был поставлен в 2004 году, и его результаты оказались неутешительны для сторонников квантового обоняния: люди не чувствовали разницы между обычным ацетофеноном и ацетофеноном дейтерированным.

Но уже в 2011 году новые эксперименты показали, что дрозофилы всё-таки способны различать по запаху лёгкую и тяжёлую молекулы, несмотря на их одинаковую форму. Когда исследователи попробовали снова проверить этот результат на людях, их ждала неудача. Однако с другой молекулой всё получилось: вместо небольшого ацетофенона экспериментаторы использовали более крупный циклопентадеканон. Ни сами исследователи, ни их подопытные не знали, где какая молекула находится и вообще разные ли они, однако разницу между обычным и утяжелённым веществом почувствовать удалось. Так что в каком-то смысле авторы гипотезы квантового обоняния вернулись на утраченные позиции.

Неизвестно, правда, чего в новых результатах больше: то ли объективной научной действительности, то ли горячего желания исследователей, чтобы гипотеза квантового обоняния подтвердилась. Считать новую работу окончательным доказательством существования у нас с вами «квантовых носов» нельзя — даже те, кто уважительно и с интересом относится к этой гипотезе, говорят, что это лишь небольшой шаг в исследованиях, которые, несомненно, стоит продолжать.

Подготовлено по материалам Би-би-си.